CN103776711B - 导轨磨损精度试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导轨磨损精度试验台，包括支撑框架、导轨副模拟模块、载荷施加模块、直线度测量模块和摩擦力测量模块；导轨副模拟模块包括导轨样件安装板、滑块样件安装板和第一螺旋传动机构，第一螺旋传动机构带动导轨样件安装板往复运动；载荷施加模块包括载荷加载弹簧、载荷调整丝杠、载荷调整螺母、载荷测量传感器、载荷测量传感器安装板、支撑导轨、支撑导轨滑块、前止推板和后止推板，载荷施加模块随导轨样件安装板运动；摩擦力测量模块由拉压力传感器构成，拉压力传感器的一端固定在滑块样件安装板上，另一端固定在滚珠丝杠螺母上。本发明能够准确地模拟导轨副的实际运行工况，并且能够同时获得与导轨副磨损状态相对应的导轨副精度。

Description

导轨磨损精度试验台

技术领域

本发明属于滑动导轨副的摩擦磨损试验领域，尤其是一种用于测试导轨副在磨损过程中精度衰减的试验台。

背景技术

精度保持性是高精度机床的一项关键性能指标，导轨副作为高精度机床进给系统的核心部件，决定了机床的进给精度及其精度保持性能。滑动导轨副是机床系统中常用的支撑和进给部件，摩擦磨损是影响滑动导轨副工作精度的最主要的因素。在实验室条件下，研究不同材料组成，不同工况参数以及不同润滑条件下滑动导轨副的磨损性能以及由磨损产生的精度衰减规律，这对于研究滑动导轨副的精度保持性能具有重要意义。基于此，需要开发一种能够模拟导轨副实际工况条件和工作环境的实验设备。

当前的导轨摩擦磨损试验机大多采用曲柄滑块机构来实现导轨副之间的相对往复运动。由于曲柄滑块机构将旋转运动转换成直线往复运动时存在非线性，这类试验机并不能准确模拟导轨副的实际运行工况。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种导轨磨损精度试验台，该试验台能够准确地模拟导轨副的实际运行工况，准确实现导轨副的磨损模拟，并且能够同时获得与导轨副磨损状态相对应的导轨副精度。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种导轨磨损精度试验台，包括支撑框架、导轨副模拟模块、载荷施加模块、直线度测量模块和摩擦力测量模块；所述支撑框架包括安装底板、前支撑板、后支撑板和安装顶板，所述前支撑板和所述后支撑板分别垂直固接在所述安装底板上，所述安装顶板固接在所述前支撑板和所述后支撑板的顶部，所述安装顶板与所述安装底板相互平行；所述导轨副模拟模块包括导轨样件安装板、滑块样件安装板和第一螺旋传动机构，所述第一螺旋传动机构包括固定在所述滑块样件安装板内的滚珠丝杠螺母和与其连接的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠与导轨样件平行，并由所述前支撑板和所述后支撑板支撑，所述滚珠丝杠由第一电机驱动，所述第一电机固定在所述安装底板上；所述导轨样件安装板位于所述滑块样件安装板的下方，并固定在所述安装底板上；所述载荷施加模块包括载荷加载弹簧、载荷调整丝杠、载荷调整螺母、载荷测量传感器、载荷测量传感器安装板、支撑导轨、支撑导轨滑块、前止推板和后止推板，所述载荷调整丝杠垂直固定在所述滑块样件安装板的上方，所述载荷调整螺母连接在所述载荷调整丝杠上，所述载荷调整丝杠的顶部设有与其同轴滑动连接的顶板，所述载荷测量传感器压在所述顶板上，所述载荷测量传感器安装在所述载荷测量传感器安装板上，所述载荷测量传感器安装板固定在所述支撑导轨滑块上，所述支撑导轨滑块与所述支撑导轨滑动配合，所述支撑导轨固定在所述安装顶板上，并与所述滚珠丝杠平行，在所述顶板与所述载荷调整螺母之间夹压有所述载荷加载弹簧，所述载荷加载弹簧套装在所述载荷调整丝杠上，所述载荷测量传感器安装板设有前止推板和后止推板，所述前止推板和所述后止推板分别与所述滑块样件安装板固接；所述直线度测量模块包括数字千分表、第二电机和第二螺旋传动机构，所述第二螺旋传动机构安装在所述前止推板上，所述数字千分表与导轨样件垂直，并与所述第二螺旋传动机构的丝杠螺母固接，所述第二螺旋传动机构的丝杠由所述第二电机驱动；所述摩擦力测量模块由拉压力传感器构成，所述拉压力传感器的一端固定在所述滑块样件安装板上，另一端固定在所述滚珠丝杠螺母上。

所述第一电机采用伺服电机。

所述载荷调整螺母采用双螺母结构。

所述拉压力传感器的一端与所述滚珠丝杠螺母通过丝杠螺母顶板固接。

本发明具有的优点和积极效果是：

一）采用高性能的伺服电机作为第一螺旋传动机构的驱动部件，以其高精度的速度伺服特性和较高的定位准确性，使得试验台架更能接近导轨副的实际运行工况。

二）滑块样件和导轨样件间的摩擦力可以通过拉压力传感器直接测量，由此计算出的摩擦系数准确度更高。

三）滑块样件和导轨样件间的载荷由载荷测量传感器直接测量，操作者可以对试验台当前的载荷进行实时监控。

四）通过采用载荷调节丝杠和载荷调节螺母这一结构对载荷加载弹簧的压缩量进行调整，进而实现滑块样件和导轨样件间载荷在0值至最大值之间的连续调整。

五）在试验台工作过程中，可以视需要在不拆卸导轨样件的情况下对导轨样件的直线度进行测量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本发明的滑块样件安装板局部示意图；

图4为图3的俯视图。

图中：1：伺服电机；2：电机安装板；3：联轴节；4：前支撑板；5：滚珠丝杠；6：导轨样件安装板；7：安装底板；8：导轨样件；9：滑块样件；10：后支撑板；11：滑块样件安装板；12：拉压力传感器；13：载荷调整丝杠；14：载荷调整螺母；15：载荷加载弹簧；16：数字千分表；17：丝杠；18：步进电机；19：支撑导轨；20：安装顶板；21：后止推板；22：载荷测量传感器；23：载荷测量传感器安装板；24：前止推板；25：滚珠丝杠螺母；26：丝杠螺母顶板。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图4，一种导轨磨损精度试验台，包括支撑框架、导轨副模拟模块、载荷施加模块、直线度测量模块和摩擦力测量模块。

所述支撑框架包括安装底板7、前支撑板4、后支撑板10和安装顶板20，所述前支撑板4和所述后支撑板10分别垂直固接在所述安装底板7上，所述安装顶板20固接在所述前支撑板4和所述后支撑板10的顶部，所述安装顶板20与所述安装底板7相互平行。

所述导轨副模拟模块包括导轨样件安装板6、滑块样件安装板11和第一螺旋传动机构，所述第一螺旋传动机构包括固定在所述滑块样件安装板11内的滚珠丝杠螺母25和与其连接的滚珠丝杠5，所述滚珠丝杠5与导轨样件8平行，并由所述前支撑板4和所述后支撑板10支撑，所述滚珠丝杠5由第一电机驱动，所述第一电机固定在所述安装底板7上。在本实施例中，第一电机采用伺服电机1，伺服电机1固定在电机安装板2上，电机安装板2固定在安装底板7上；伺服电机1通过联轴节3与滚珠丝杠5连接。

所述导轨样件安装板6位于所述滑块样件安装板11的下方，以使固定在导轨样件安装板6上的导轨样件8和固定在滑块样件安装板11上的滑块样件9形成滑动配合。所述导轨样件安装板6固定在所述安装底板7上。

上述伺服电机1驱动第一螺旋传动机构，滚珠丝杠螺母25带动丝杠螺母顶板26运动，进而带动与滑块样件安装板11连接的所有零部件做往复运动，其中包括滑块样件9，进而实现滑块样件9与导轨样件8形成的导轨副的运动模拟。

所述载荷施加模块包括载荷加载弹簧15、载荷调整丝杠13、载荷调整螺母14、载荷测量传感器22、载荷测量传感器安装板23、支撑导轨19、支撑导轨滑块、前止推板24和后止推板21，所述载荷调整丝杠13垂直固定在所述滑块样件安装板11的上方，所述载荷调整螺母14连接在所述载荷调整丝杠13上，所述载荷调整丝杠13的顶部设有与其同轴滑动连接的顶板，所述载荷测量传感器22压在所述顶板上，所述载荷测量传感器22安装在所述载荷测量传感器安装板23上，所述载荷测量传感器安装板23固定在所述支撑导轨滑块上，所述支撑导轨滑块与所述支撑导轨19滑动配合，所述支撑导轨19固定在所述安装顶板20上，并与所述滚珠丝杠5平行，在所述顶板与所述载荷调整螺母14之间夹压有所述载荷加载弹簧15，所述载荷加载弹簧15套装在所述载荷调整丝杠13上，所述载荷测量传感器22安装板设有前止推板24和后止推板21，所述前止推板24和所述后止推板21分别与所述滑块样件安装板11固接。上述结构在滑块样件9与载荷测量传感器22之间形成对应受力关系；通过调节载荷调整螺母25的高度，可以控制载荷加载弹簧15的压缩量，进而实现调节载荷的大小。

在本实施例中，上述载荷调节螺母采用双螺母紧固方式，能够有效防止载荷调节螺母的松动，避免由此带来的载荷误差。

所述直线度测量模块包括数字千分表16、第二电机和第二螺旋传动机构，所述第二螺旋传动机构安装在所述前止推板24上，所述数字千分表16与导轨样件8垂直，并与所述第二螺旋传动机构的丝杠螺母固接，所述第二螺旋传动机构的丝杠17由所述第二电机驱动。在本实施例中，第二电机采用步进电机18。通过驱动丝杠17带动数字千分表16在竖直方向上移动，进而对导轨样件8的直线度进行测量。

所述摩擦力测量模块由拉压力传感器12构成，所述拉压力传感器12的一端固定在所述滑块样件安装板11上，另一端固定在所述滚珠丝杠螺母25上。在本实施例中，滚珠丝杠5的滚珠丝杠螺母25与丝杠螺母顶板26固接在一起；拉压力传感器12的一端固定在丝杠螺母顶板26上，拉压力传感器12的另一端与滑块样件安装板11固接，以实现对导轨样件与滑块样件间的摩擦力进行实时测量。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种导轨磨损精度试验台，包括支撑框架、导轨副模拟模块、载荷施加模块和直线度测量模块，其特征在于，该试验台还包括摩擦力测量模块；

所述支撑框架包括安装底板、前支撑板、后支撑板和安装顶板，所述前支撑板和所述后支撑板分别垂直固接在所述安装底板上，所述安装顶板固接在所述前支撑板和所述后支撑板的顶部，所述安装顶板与所述安装底板相互平行；

所述导轨副模拟模块包括导轨样件安装板、滑块样件安装板和第一螺旋传动机构，所述第一螺旋传动机构包括固定在所述滑块样件安装板内的滚珠丝杠螺母和与其连接的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠与导轨样件平行，并由所述前支撑板和所述后支撑板支撑，所述滚珠丝杠由第一电机驱动，所述第一电机固定在所述安装底板上；所述导轨样件安装板位于所述滑块样件安装板的下方，并固定在所述安装底板上；

所述载荷施加模块包括载荷加载弹簧、载荷调整丝杠、载荷调整螺母、载荷测量传感器、载荷测量传感器安装板、支撑导轨、支撑导轨滑块、前止推板和后止推板，所述载荷调整丝杠垂直固定在所述滑块样件安装板的上方，所述载荷调整螺母连接在所述载荷调整丝杠上，所述载荷调整丝杠的顶部设有与其同轴滑动连接的顶板，所述载荷测量传感器压在所述顶板上，所述载荷测量传感器安装在所述载荷测量传感器安装板上，所述载荷测量传感器安装板固定在所述支撑导轨滑块上，所述支撑导轨滑块与所述支撑导轨滑动配合，所述支撑导轨固定在所述安装顶板上，并与所述滚珠丝杠平行，在所述顶板与所述载荷调整螺母之间夹压有所述载荷加载弹簧，所述载荷加载弹簧套装在所述载荷调整丝杠上，所述载荷测量传感器安装板设有前止推板和后止推板，所述前止推板和所述后止推板分别与所述滑块样件安装板固接；

所述直线度测量模块包括数字千分表、第二电机和第二螺旋传动机构，所述第二螺旋传动机构安装在所述前止推板上，所述数字千分表与导轨样件垂直，并与所述第二螺旋传动机构的丝杠螺母固接，所述第二螺旋传动机构的丝杠由所述第二电机驱动；

所述摩擦力测量模块由拉压力传感器构成，所述拉压力传感器的一端固定在所述滑块样件安装板上，另一端固定在所述滚珠丝杠螺母上。

2.根据权利要求1所述的导轨磨损精度试验台，其特征在于，所述第一电机采用伺服电机。

3.根据权利要求1所述的导轨磨损精度试验台，其特征在于，所述载荷调整螺母采用双螺母结构。

4.根据权利要求1所述的导轨磨损精度试验台，其特征在于，所述拉压力传感器的一端与所述滚珠丝杠螺母通过丝杠螺母顶板固接。